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Électif 10 Mise en forme industrielle des sols et matériaux granulaires Formulation des bétons

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Électif 10Mise en forme industrielle dessols et matériaux granulaires

Formulation des bétons

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Cours 5 Formulation des bétons 2

Introduction

Définition du béton

• Mélange homogène de ciment, eau, granulats et, leplus souvent, adjuvants

• Masses volumiques : de 1 (eau) à 3 (ciment) T/m3

• Dimensions des grains : de 0,5 µm (grains les plusfins du ciment) à 25 mm (gravillons)

• Formuler un béton = déterminer et optimiser lacomposition granulaire et le dosage des diversconstituants vis-à-vis d’un cahier des charges

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Cours 5 Formulation des bétons 3

Introduction

Choix des proportions

• Résultat d’études graphiques ou expérimentales

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Cours 5 Formulation des bétons 4

Introduction

La pâte de ciment

• La pâte = ciment + eau

• Élément actif du béton qui enrobe les granulats

• Objectif : remplir les vides entre les grains

• Rôles de la pâte :– À l’état frais : lubrifiant– À l’état durci : colle

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Cours 5 Formulation des bétons 5

Introduction

Différents bétons

• Bétons courants : 2500 kg/m3

• Bétons lourds :– > 3000 kg/m3 et jusqu’à 6000 kg/m3

– Protection contre les rayons radioactifs

• Bétons de granulats légers : usage dans le bâtiment

• Bétons cellulaires : isolation

• Bétons fibrés : dallages, décoration, mobilier urbain

• BHP, les BAP, les BFUP

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Cours 5 Formulation des bétons 6

Plan

1. Prescription d’un béton

2. Les ciments

3. Les granulats

4. Méthode Dreux-Gorisse

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1.

Prescription d’un béton

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Cours 5 Formulation des bétons 8

1. Prescription d’un béton

Propriétés visées pour un béton

• Consistance adaptée aux moyens de mise en œuvre

• Résistance à la compression

• Durabilité dans un environnement donné

• Respect des normes

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Cours 5 Formulation des bétons 9

1. Prescription d’un béton

Formuler un béton pour une entreprise / un chantier

• Répondre aux exigences nombreuses et diverses– Du maître d’œuvre : contraintes architecturales et

esthétiques,…– Du bureau d’étude : résistance minimale, fissuration,…– Du bureau des méthodes : temps de prise, phasage du

chantier, coûts…– Du maître d’ouvrage : exploitation du livrable, durabilité,

responsabilité de l’entreprise,…

• Enjeux techniques et économiques : large choix debétons, adjuvants,…

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Cours 5 Formulation des bétons 10

1. Prescription d’un béton

5 questions essentielles

1. Quel est le cahier des charges du maître d’œuvre ?2. Quels sont les documents normatifs à prendre en

compte ?3. Quelle est la classe de l’environnement de

l’ouvrage ?4. Quelles sont les performances mécaniques

auxquelles le béton doit satisfaire ?5. Quelles sont les méthodes d’exécution prévues par

le chantier ?

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Cours 5 Formulation des bétons 11

1. Prescription d’un béton

Demandes spécifiques au maître d’œuvre

• Cahier des Clauses Techniques et Particulières(CCTP) :– Objectifs à atteindre– Contraintes à respecter

• CCTP = document contractuel

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Cours 5 Formulation des bétons 12

1. Prescription d’un béton

Documents normatifs

• Normes Françaises (AFNOR) et Européennes (CEN) :– NF EN 206-1– NF EN 934-2 relative aux adjuvants– …

• Documents Techniques Unifiés (DTU) : contractuel

• Cahier des clauses techniques générales :– Marchés publics (fascicule 65)– EDF– SNCF

• …

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Cours 5 Formulation des bétons 13

1. Prescription d’un bétonExtrait fascicule 65 du CCTG

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Cours 5 Formulation des bétons 14

1. Prescription d’un béton

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Cours 5 Formulation des bétons 15

1. Prescription d’un béton

Classes de résistance des bétons normaux et lourds

• Norme NF EN 206-1

• Classement de la forme Cx/y :– x désigne la résistance caractéristique à 28 jours, mesurée

sur des cylindres de 150 mm de diamètre et 300 mm de haut– y désigne la résistance caractéristique à 28 jours, mesurée

sur des cubes de 150 mm de côté

• Résistance caractéristique = résistance en dessous de laquellepeuvent se situer 5% de la population de tous les résultats desmesures de résistance

• Classes de résistance normalisées : C8/10, C12/15, C16/20,C20/25, C25/30, C30/37, C35/45, C40/50, C45/55, C50/60,C55/67, C60/75, C70/85, C80/95, C90/105 et C100/115

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Cours 5 Formulation des bétons 16

1. Prescription d’un béton

Classes de consistance pour le béton frais

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Cours 5 Formulation des bétons 17

1. Prescription d’un béton

Mesure de l’affaissement au cône d’Abrams

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Cours 5 Formulation des bétons 18

1. Prescription d’un béton

Classes de consistance pour le béton frais

• Test d’étalement

• Sur chantier => vérification de la qualité des BPE

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Cours 5 19

1. Prescription d’un béton

5 points :

– Résistance– Utilisation / environnement– Consistance– Dimension maximale des

granulats– Informations

complémentaires

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Cours 5 20

1. Prescription d’un béton

Exemples de béton :

80 MPa90 MPa

48 MPa60 MPa

42 MPa47 MPa

Résistance compression• 28 j• 56 j

0,317 cm1,8%

0,477 cm1,8%

0,457 cm1,6%

Eau totale / liantSlumpAir occlus

866 kg253 kg782 kg

400 kg

40 kg

125 L11 kg (résine GT à 2,5%)

759 kg253 kg707 kg

400 kg

40 kg

205 L-

824 kg253 kg753 kg

400 kg

-

180 L-

Gardon 10/20Gardon 5/10Loire 0/5

CPA 55 HTS

Fumée de silice

EauSuperplastifiant

B 90 FSB 60 FSB 47Béton (pour 1m3)

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Cours 5 21

1. Prescription d’un béton

Béton de Poudre Réactive (BPR), maintenant Ductal :Résistance à la compression visée : 200 MPa

0,15E/(C+FS)180Eau totale (E)17Fluidifiant (extrait sec)

146Fibres métalliques997Sable siliceux237Fumée de silice (FS)950Ciment (C)

Dosage (kg/m3)Constituants

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2.

Rappel sur les ciments

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Cours 5 Formulation des bétons 23

2. Les ciments

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Cours 5 Formulation des bétons 24

2. Les ciments

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Cours 5 Formulation des bétons 25

2. Les ciments

Les classes de résistance des ciments

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Cours 5 Formulation des bétons 26

2. Les ciments

Le choix et le dosage du ciment dépendent de :

• La résistance mécanique recherchée• La résistance aux agents agressifs recherchée• L’utilisation envisagée :

– Béton armé => classe 32,5 au minimum– Béton courant ou bien maçonnerie– Résistance élevée au jeune âge => classe R

• …

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3.

Les granulats

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Cours 5 Formulation des bétons 28

3. Les granulats

Courbes granulométriques

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Cours 5 Formulation des bétons 29

3. Les granulats

Classe granulaire

• Classement des granulats selon la plage granulairequ’ils couvrent

• La classe granulaire désigne un granulat en indiquantson plus petit diamètre représentatif d suivi de sonplus grand diamètre représentatif D

• Le granulat est appelé d/D (exemple : gravier 4/12,5=> d = 4 mm et D = 12,5 mm)

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Cours 5 Formulation des bétons 30

3. Les granulats

Classe granulaire

• Peut être définie approximativement par lecturedirecte de la courbe granulométrique

• Le tamisat cumulé atteint 5% => plus petit diamètrereprésentatif d

• Le refus cumulé atteint 5% => plus grand diamètrereprésentatif D

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Cours 5 Formulation des bétons 31

3. Les granulats

Classe granulaire

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Cours 5 Formulation des bétons 32

3. Les granulats

Classe granulaire

• Norme NF P 18-304 => définition plus précise

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Cours 5 Formulation des bétons 33

3. Les granulats

Choix des granulats

• Optimiser la compacité du squelette granulaire

• La résistance des granulats doit être en accord avecla résistance visée pour le béton

• Propreté des granulats => bonne liaison avec la pâtede ciment + pas d’effet négatif sur l’hydratation duciment

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Cours 5 Formulation des bétons 34

3. Les granulats

Sable et fines

• Sable = grain dont le diamètre est inférieur à 4 mm

• Fines = grains d’un diamètre inférieur à 0,5 mm

• Les fines peuvent être inertes ou actives (matièresargileuses, siliceuses, calcaires,…)

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Cours 5 Formulation des bétons 35

3. Les granulats

Équivalent de sable (ES)

• C’est la proportion de sable brut dans le sable avecfines

• Pourquoi ?– Certaines fines sont argileuses, ce qui peut perturber

l’hydratation du ciment– Pourtant, la présence de fines argileuses facilite la mise en

œuvre du béton

=> Compromis à faire sur la teneur en fines des sables

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Cours 5 Formulation des bétons 36

3. Les granulats

Équivalent de sable (ES)

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Cours 5 Formulation des bétons 37

3. Les granulats

Choix des granulats

• Principe de base : élaborer un squelette granulaire leplus compact possible

• Le granulat possède tous les diamètres de grains =>compacité du squelette granulaire optimisée

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Cours 5 Formulation des bétons 38

3. Les granulats

Choix des granulats

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Cours 5 Formulation des bétons 39

3. Les granulats

Module de finesse des sables (FM)

• C’est le 1/100 de la somme des refus cumulés,exprimée en pourcentage, sur les différents tamis dela série 0,125 - 0,250 - 0,50 - 1,00 - 2,0 - 4

• Les sables de meilleure qualité granulaire pour lesbétons vérifient :

2,4 ≤ FM ≤ 3,2 l’idéal étant 2,7

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Cours 5 Formulation des bétons 40

3. Les granulats

Module de finesse d’un sable

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4.

Formulation pratique d’unbéton

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Cours 5 42

4. Formulation d’un béton

Exemples de béton :

80 MPa90 MPa

48 MPa60 MPa

42 MPa47 MPa

Résistance compression• 28 j• 56 j

0,317 cm1,8%

0,477 cm1,8%

0,457 cm1,6%

Eau totale / liantSlumpAir occlus

866 kg253 kg782 kg

400 kg

40 kg

125 L11 kg (résine GT à 2,5%)

759 kg253 kg707 kg

400 kg

40 kg

205 L-

824 kg253 kg753 kg

400 kg

-

180 L-

Gardon 10/20Gardon 5/10Loire 0/5

CPA 55 HTS

Fumée de silice

EauSuperplastifiant

B 90 FSB 60 FSB 47Béton (pour 1m3)

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Cours 5 43

4. Formulation d’un béton

Béton de Poudre Réactive (BPR), maintenant Ductal :Résistance à la compression visée : 200 MPa

0,15E/(C+FS)180Eau totale (E)17Fluidifiant (extrait sec)

146Fibres métalliques997Sable siliceux237Fumée de silice (FS)950Ciment (C)

Dosage (kg/m3)Constituants

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Cours 5 Formulation des bétons 44

4. Formulation d’un béton

Formule de Féret

• R = k * ( C / (C + E + V) )2

– R : résistance du béton– k : coefficient qui dépend de la classe du ciment, du type de

granulats et de la mise en œuvre– C : dosage en ciment– E : dosage en eau– V : volume d’air subsistant

=> Intérêt à diminuer E et V

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Cours 5 Formulation des bétons 45

4. Formulation d’un béton

Abaques de Dreux - Hypothèses

• Résistances à 28 j. visées : entre 15 et 40 Mpa

• 3 classes granulaires :– sable 0/4– gravillons 5,6/12,5 et 5,6/20

• Ciment de classe 32,5

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Cours 5 Formulation des bétons 46

4. Formulation d’un béton

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Cours 5 Formulation des bétons 47

4. Formulation d’un béton

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Cours 5 Formulation des bétons 48

4. Formulation d’un béton

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Cours 5 Formulation des bétons 49

4. Formulation d’un béton

• Tests de compression• Critique des formulations

MSSMatsalle C105

Mardi 29 Mars(8h00 - 11h15)

Formulation d’un béton etfabrication d’éprouvettes

MSSMatsalle C105

Vendredi 25 février(14h00 - 17h15)

ProgrammeLieuDate

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